Давным-давно, в далекой-далекой галактике, в ходе неизвестного высокоэнергетического процесса образовалась крохотная частица антиматерии. Двигаясь со скоростью света, она преодолела огромное расстояние и на своем пути пронзила ледяной щит Антарктиды. Там она, в конце концов, провзаимодействовала со льдом, вызвав характерную вспышку, зарегистрированную детекторами нейтринной обсерватории IceCube.
Необычный сигнал, замеченный в 2016 году, после длительного анализа был идентифицирован как результат взаимодействия электронов с антинейтрино — наиболее легкого «представителя» антивещества, в свое время предсказанного теоретически и уже полученного в земных лабораториях. Каждая элементарная частица «обычной» материи, из которой мы состоим, имеет свой анти-эквивалент. Электрон отличается от антиэлектрона (позитрона) положительным зарядом, протон от антипротона — соответственно отрицательным, а вот разница между нейтроном и антинейтроном, например, заключается только в условном направлении вращения (физики называют его «спин»), что, впрочем, не мешает им при «встрече» полностью аннигилировать с испусканием большого количества энергии в виде электромагнитного излучения.
Похожим образом при взаимодействии с «нормальной» материей ведут себя и антинейтрино. В нашем мире антивещество встречается крайне редко — предположительно очень малое его количество могло остаться после Большого взрыва, а еще оно возникает в ходе некоторых ядерных реакций. Поскольку, как и нейтрино, его «антипод» взаимодействует с остальными типами частиц очень слабо, такая частица может пролететь по Вселенной огромное расстояние. Более 60 лет назад будущий лауреат Нобелевской премии Шелдон Глэшоу предсказал, что при ее столкновении с электроном образуется множество вторичных частиц, доступных регистрации. Это явление назвали «резонанс Глэшоу». Правда, наблюдать его до последнего времени не удавалось: для этого антинейтрино должно иметь энергию, примерно в тысячу раз превышающую ту, которой смогли достичь в наиболее мощных ускорителях частиц (крупнейшим из которых является знаменитый Большой адронный коллайдер).
Однако во Вселенной существуют естественные процессы, способные сообщить частицам такую энергию — например, взрывы крупнейших сверхновых. И когда исследователи внимательно проанализировали энергетический спектр события, зарегистрированного детекторами обсерватории IceCube в 2016 году, они поняли, что наконец-то нашли то, что долго искали.
Откуда прилетело загадочное антинейтрино и какие процессы сообщили ему столь высокую энергию — этого ученые пока сказать не могут. Во всяком случае, в пределах Млечного Пути либо иной галактики Местной группы подобные «естественные ускорители» нам неизвестны. Открытие, сделанное обсерваторией IceCube, является серьезным доказательством того, что где-то они все же существуют. Также специалисты в очередной раз убедились в том, что подобные нейтринные обсерватории помогают использовать космос как естественную высокоэнергетическую лабораторию, в которой можно исследовать новую физику.
IceCube — крупнейший в мире нейтринный телескоп. Он построен на станции Амундсен-Скотт, расположенной на Южном полюсе нашей планеты, и охватывает слой льда на глубине от 1450 до 2450 м общей площадью около квадратного километра, сквозь который проходят вертикальные кабели с 5 тыс. детекторов. Строительство обсерватории было завершено в 2010 году, ее общая стоимость составила почти 280 млн долларов.
По материалам www.discovermagazine.com
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
